CN102790241A - 一种电池保护板表面处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池保护板，具体涉及一种电池保护板表面处理工艺。该工艺是在现有原电池保护板表面处理工艺的基础上改进的方案：在工程资料中先将客户所需要的金手指位和测试点位通过加引线的方式与工艺边相连，按正常锡板流程完成丝印字符工序后，用蓝胶贴住非金手指面，再在金手指位镀上客户所需厚度的金、镍层，其它焊盘位置采用过选择性OSP来达到即节省黄金用量，又能达到客户焊接要求的目的。具有节约成本、减少金手指擦花，降低报废率、提高可焊性等优点。

Description

一种电池保护板表面处理工艺

技术领域

本发明涉及电池保护板，具体涉及一种电池保护板表面处理工艺。

背景技术

原电池保护板带的表面处理工艺为：图形转移工序后，在金手指位和其它焊盘位置先采用镀普通水金(厚度一般为0.015UM)来实现蚀刻出图形以及防止镍层氧化，方便客户焊接元器件，然后再通过封油工序封住非金手指区域，只在金手指部位镀上客户要求的金厚。但是该工艺方法用金量较大，成本较高。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种在现有原电池保护板表面处理工艺的基础上改进的方案：在工程资料中先将客户所需要的金手指位和测试点位通过加引线的方式与工艺边相连，按正常锡板流程完成丝印字符工序后，用蓝胶贴住非金手指面，再在金手指位镀上客户所需厚度的金、镍层，其它焊盘位置采用过选择性OSP来达到即节省黄金用量，又能达到客户焊接要求的目的。

更具体地，包括如下步骤：

开料-钻孔-沉厚铜-图形转移-图电铜、锡-蚀刻-退锡-印阻焊-印文字-非金手指面贴蓝胶-电镍、金-撕蓝胶-贴保护膜-铣内槽-贴高温胶-选择性OSP-包装出货。

所述选择性OSP为以下处理步骤：

35-40℃下除油，然后循环水洗；再25-30℃下微蚀，再循环水洗；然后预浸、循环水洗后风干；再进行OSP处理：流量为确保浸板区中溶液浸没行辘直径的2/3以上，使用物料为PSH-1820HT原液、PSH-1880HT浓缩剂、冰醋酸、DI水。

本发明与传统处理工艺相比的优点为：

1.节约成本：

OSP工艺制造成本小于镀普通水金成本。

2.减少金手指擦花，降低报废率：

现有工艺流程由于镀金手指工序从图形转移后调整到字符丝印后，可以大大减少因镀金手指后工序太多导致的金面擦花现象。

3.提高可焊性：

由于传统的电水金工艺流程，是先电镍金再做阻焊、显影，这样就会对所镀金镍层造成一定程度的腐蚀和污染，从而影响电镍金面的可焊性；现有工艺流程是采用选择性OSP药水在已成型的SET板上的待焊接面形成保护膜，而不会对金手指面造成污染。

具体实施方式

以下提供本发明的一些优选实施例，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些优选实施例。

电池保护板传统工艺具体流程如下(以双面PCB为例)：

开料-钻孔-沉厚铜-图形转移-图电铜-镀镍-镀金-封油-二次镀金手指-蚀刻-蚀刻QC-印阻焊-印文字-金手指面印蓝胶-成型-包装出货。

本发明进行改进，改进后的流程：

开料-钻孔-沉厚铜-图形转移-图电铜、锡-蚀刻-退锡-印阻焊-印文字-非金手指面贴蓝胶-电镍、金-撕蓝胶-贴保护膜-铣内槽-贴高温胶-选择性OSP-包装出货。

改进后的有益效果：

OSP工艺制造成本小于镀普通水金成本。

现有工艺流程由于镀金手指工序从图形转移后调整到字符丝印后，可以大大减少因镀金手指后工序太多导致的金面擦花现象。

由于传统的电水金工艺流程，是先电镍金再做阻焊、显影，这样就会对所镀金镍层造成一定程度的腐蚀和污染，从而影响电镍金面的可焊性；现有工艺流程是采用选择性OSP药水在已成型的SET板上的待焊接面形成保护膜，而不会对金手指面造成污染。

实施例1

一种电池保护板表面处理工艺，即在工程资料中先将客户所需要的金手指位和测试点位通过加引线的方式与工艺边相连，按正常锡板流程完成丝印字符工序后，用蓝胶贴住非金手指面，再在金手指位镀上客户所需厚度的金、镍层，其它焊盘位置采用过选择性OSP处理。

具体步骤如下：

开料-钻孔-沉厚铜-图形转移-图电铜、锡-蚀刻-退锡-印阻焊-印文字-非金手指面贴蓝胶-电镍、金-撕蓝胶-贴保护膜-铣内槽-贴高温胶-选择性OSP-包装出货。

其中所述选择性OSP为以下处理步骤：

35-40℃下除油，然后循环水洗；再25-30℃下微蚀，再循环水洗；然后预浸、循环水洗后风干；再进行OSP处理：流量为确保浸板区中溶液浸没行辘直径的2/3以上，使用物料为PSH-1820HT原液、PSH-1880HT浓缩剂、冰醋酸、DI水。

一、工艺过程与要求

基本工艺过程如下(设备传送速度根据OSP处理段有效长度和处理时间需要达到60秒的要求设定)。

二、物料规格(双氧水\硫酸自购)

三、各种物料的作用和基本用法

PSH-1640除油剂

用于除油缸的开缸和正常添加。开缸时，将原液稀释到10％即可使用。提高温度可以加强除油效果，一般设定35-40摄氏度。应根据生产量定期添加原液。

换缸标准：添加量达到开缸量2倍时，或者除油能力达不到要求时加上补料量，此物料的参考消耗是：2-4升/千尺。

PSH-1630微蚀剂

用于微蚀缸的开缸和正常添加。开缸时，根据速度、缸长度、喷淋状况等实际情况和微蚀量需要，将微蚀剂用DI水稀释60-80％，直至微蚀量达到1.5微米以上。正常生产过程中，按分析过氧化氢含量，直接用原液补充即可。根据设备和生产板情况(如压水效果和铜面大小)，一般每千尺消耗8-12升PSH-1630微蚀剂。

换缸标准：铜离子含量在15g/升。

PSH-1670预浸剂

开缸时，将原液稀释到10％即可使用，需控制好PH值8-10范围内可获得所需的膜厚，调整PH值可通过自动添加28％氨水(试剂的)来维持。换缸标准：添加量等于开缸量2倍时。

用于开缸和正常条件下的液位补充。是几种物料中各种化学成份最齐全的溶液。除了有100％左右浓度的成膜物质活性组份之外，还有维持缸液正常工作状态所需要的各种添加剂。开缸和补料时都是直接使用原液，不需兑水。但是开缸时要添加5％左右冰乙酸，才能调整PH值在2.6-3.1范围内。

在连续生产条件下(产量达到产能的80％左右)，本物料的参考消耗量是6-7L/千尺。当OSP缸液位不足时，直接用原液加入缸内。但是如果PSH-1820HT(X)药水活性的浓度超出100±5％(考虑5％的分析误差)，就要考虑用DI水或浓缩剂做缸液浓度调整，调整目标是100％。

换缸标准：在工作液没有受到污染的情况下，溶液寿命可达6个月左右。无论何时，只要确认正常生产板的OSP膜上锡性能明显下降，都需要做换缸处理。

DI水

在浓度高于110％的情况下加DI水

添加量＝(PSH-1820HT(X)实测值-100)×缸体积/100

PSH-1880HT(X)浓缩液

PSH-1880HT(X)是PSH-1820HT(X)的浓缩剂，每升PSH-1880HT(X)所含有的活性组份相当于5升原液。当工作缸液中活性组份浓度偏低时，添加PSH-1880HT(X)可以提高其浓度。需要注意的是，它只是活性组份的浓缩剂，溶液中的其它辅助组份含量不高，所以不能采用稀释PSH-1880HT(X)来代替PSH-1820HT(X)原液，否则会导致缸液中各组份比例失调。

本物料的消耗量与设备抽气量、保护膜厚度选择、缸壁和传动装置结晶消耗大小有关。对于某些抽气量比较大的设备来说，也可能很少需要本物料。一般情况下，本物料仅用于活性组份分析结果小于95％时。但如果设备状况造成浓度经常性下降，也可以定期添加PSH-1880HT(X)浓缩剂。

添加量L＝(100-实测值)×缸体积/1000×2

添加方法：

一、半自动点滴式添加方法：在OSP缸上方设置一个3-5L的小槽底部连接一个小管直接接通到OSP泵区搅拌刷烈处。用一个小阀控制溶液的流量，使小管流出的溶液呈滴状，类似医院打点滴的方式。

二、手动添加方式：在处理段无生产板和循环泵开动的情况下，把需添加的PSH-1880HT(X)浓缩剂缓慢加入泵区。由于该物料浓度极高，加入速度过快容易导致工作液中产生白色结晶。故一定要缓慢添加。

冰醋酸(AR级)

用于调节OSP工作液中的PH值和保养清洁OSP段。消耗量视设备情况而定，一般每千尺产量补充1000-2000毫升。具体添加量可根据实际PH值作灵活调整。(每添加1％的醋酸，PH值约下降0.05个PH值单位。由于设备抽风等因素影响，此数据并非标准值。)

四、开缸(配槽)/开机/停机程序与保养方法

开缸(配槽)用量与正常添加量

说明：OSP缸一般可以使用6个月左右，工作液受到污染则寿命缩短。产量不同则分摊到单位面积的成份不同。千尺消耗不含开缸量，各种物料的作用参见前文。表中数据为产量达到产能的80％时的参考数值，设备条件和待机时间等因素对消耗有影响。PSH-1820HT(X)和PSH-1880HT(X)是调节浓度用的，在多数公司一般不需要用PSH-1880HT(X)。

单位换算：0.93平米＝10.0平方尺

每个公司的生产补充量具体取值应以试产结果为准。

第一次生产的设备清洗、配槽及试产程序

1、碱清洗：在所有水槽中配制足够体积的氢氧化钠溶液(3-5％)，把传输辘轮浸泡其中，开启循环泵4个小时。排放碱液后，清水循环洗涤3次，每次20-30分钟。高于液位的部分需要用清水冲洗。

2、酸清洗：在所有水槽中配制足够体积的硫酸水溶液(3-5％)，传输辘轮依然浸泡在其中，开启循环泵4小时。排放酸液后，清水循环洗涤3次，每次20-30分钟。每次排放洗涤水时，高于液位的部位都需要用清水冲洗。第三次清洗后，OSP槽需要用广泛PH试纸检查PH值是否达到6以上，低于6则需要继续重新洗涤直至符合要求为止。吸水海绵要在DI水中不断搓挤直至挤压出的余水PH值符合要求。

3、DI水洗涤，当酸洗已经符合上述要求后，在各缸中加入DI水，开泵循环清洗2小时，注意OSP槽高于液位各部分要分别用DI水冲2分钟以上。

4、用干净软布把OSP槽内各部位及传输轮表面附着的余水擦干，装上传输轮。

5、在OSP槽中倒入PSH-1820HT(X)原液，开启加热和缸循环泵。调入5％AR级乙酸。

6、分析调整OSP缸溶液的浓度、PH值和加速剂的含量。微蚀速率要达到1.5微米以上。

7、开启浸板喷流循环泵约15分钟，检查并且调整泵流量，其中OSP缸的泵流量必须确保浸板区液位高于上行辘直径的2/3。

8、用带铜面的废板通过全制程以检查辘轮是否已经干净。如果还有少量轮印，可用不带铜面的废板拖缸至干净。如果轮印较多，则需要重新洗涤浸板段后段的辘轮。

9、做膜厚测试板，合格后方可开始生产。

五、化验分析监控项目和频率

在完成试产工作、生产状况已经正常后，化验监控项目和监控频率可以参照下表执行。

*：1、由于每个客户使用的微蚀液不同，微蚀缸的分析项目和要求应该执行相应的供应商规定。无论使用何种微蚀剂，都应该满足微蚀量的要求。

2、不同的设备条件，达到相同的微蚀量的微蚀剂浓度可能有所不同，故微蚀缸的控制参数以试产为准。

**：不同的设备条件，冰乙酸的添加也有所不同。

***：膜厚可以稳定控制在0.3-0.6um时能满足大多数焊接的需要。如果有特殊焊接要求，膜厚范围可往上限提高0.1um。

六、化验分析方法

---除油剂PSH-1640

1.移取1mL工作液于三角瓶中

2、加50mL去离子水

3、加2-3滴甲基橙指示剂；

4、以0.1N氢氧化钠溶液滴定，颜色由红橙转变为黄色为终点.

5、计算：酸当量(N)＝滴定量(ml)×0.1N

6、添加：除油剂PSH-1640添加量(L)＝(标准值-实测值)×0.125×V槽。

---微蚀剂PSH-1630

A、50％双氧水分析

1、吸取1ml槽液，置于250ml锥形瓶中，加入50ml DI水.

2、加入5ml 50％硫酸，摇匀

3、以0.1N高锰酸钾标准溶液滴定，至紫红色高锰酸钾停留于工作液并保持数秒不褪色为终点

4、计算：双氧水(％)＝滴定量(ml)×0.1N×2.77

5、添加：微蚀剂PSH-1630添加量(L)＝(标准值-实测值)×V槽/10

自配微蚀剂双氧水添加量(L)＝(标准值-实测值)×V槽/100

B、硫酸分析

1、吸取1ml槽液，置于250ml锥形瓶中，加入100ml DI水.

2、加入5滴0.1％甲基橙指示剂

3、用0.1N NaOH标准溶液滴定至由红色变为黄色为终点

4、计算：硫酸(％)＝滴定毫升数×0.1(NaOH当量)×2.67

5、添加：微蚀剂PSH-1630添加量(L)＝(标准值-实测值)×V槽/10

自配微蚀剂硫酸添加量(L)＝(标准值-实测值)×V槽/100

C、铜含量分析

1、吸取1ml槽液置于250ml锥形瓶中，加30ml DI水.

2、加20ml PH＝10的缓冲溶液(氨-氯化铵缓冲液)

3、加5滴PAN指示剂

4、用0.1M EDTA-2Na标准溶液滴定至由蓝色变成淡绿色为终点

5、计算：铜(g/L)＝滴定量(ml)×0.1N×63.54/2

---涂覆层厚度的测定(膜厚)

涂覆层的厚度只能依照如下方法用UV分光光度计测定。关于UV机的规格，不必使用双光路类型(价高)，单光路就可。

说明，UV机的光谱带宽必须是2nm的，还要测定270nm附近的峰值。峰值的波长实际上可能不会恰好是270nm，因为仪器的调校可能有偏差。因此，特别建议使用有自动搜索峰值波长的UV分光光度仪。

1.在实验室排气口处，使用量筒加950ml去离子水于1L的容器中，缓慢加进50ml浓度为36％的盐酸(AR级)混合均匀，以备足“溶解液”。

2.准备测试样片。为了去除样片铜层表面的铬酸盐镀层和确保活性组分的化学活性，样片的

铜面要用诸如绿油工序一类的磨板机打磨。

3.将单面铜板经PSH-1820HT(X)工序的全过程处理，再将其切成合适尺寸：30×50mm。为了能够用手掰开，应该在涂覆处理前将其V-CUT成数块相应尺寸的小板。

4.移取25ml 5％HCL溶解液至烧杯中，轻轻搅拌3分钟溶解保护膜，样品必须溶解3分钟后取出。

5.测试涂敷层溶解液。从溶液中取出小板后，以“溶解液”为参比液，在270nM附近测定上述溶液的最大吸收值(A₁)。

说明：

*必须确认石英比色皿上无污物和手指印，它们会导致错误的检测结果。

*必须确认溶液中无气泡。

6.涂覆层的厚度(膜厚)(TnM)可以由此公式获得：T＝吸光度×0.86

--溶液活性组分的测定(浓度)

1.先把紫外分光光度计打开，预热10分钟，将波长调至270um处，按仪器说明校正仪器。

2.用1ml移液管吸取1ml待测溶液于250ml容量瓶中，并用纯水稀释至刻度线，摇匀，为工作液。

3.在波长270um处调整旋钮到A档，用纯水调校吸光度A01至0.000

4.用工作液测吸光度A02

5.计算：PSH-1820HT(X)浓度(％)＝吸光度/0.59×100％

6.添加：浓度低于95％时，添加浓缩剂(L)＝(100-实测值)×缸体/1000×2

浓度高于110％时，添加DI水(L)＝(实测值-100)×缸体积/100

-PH的测定

1.建议使用专为PSH-1920设计的PH计，避免使用既测酸又做基本化学测定的PH计。

2.每周用点二法在20℃校正一次PH计，二点即6.86，4.00。

3.一定要在样品温度降到22℃时测试。

七、可焊性性能测试方法

A.由于OSP保护膜具有不同于其他最终表面处理工艺的特点，即存放和回流焊过程(在非焊接点位)超保护铜面不被氧化的作用，焊接过程需要在高温下被助焊剂分解暴露出新鲜、干净铜面以供焊接，故需要做助焊剂和焊料的兼容性测试。

B.测试内容包括：预处理、回流焊、锡膏熔融延伸性、孔内焊锡攀升率。

C.预处理内容和方法：在30℃、90％相对温度条件下，放置96小时。

D.回流焊处理：测试板按照装配客户的回流焊条件(thermalprofile)和次数要求通过回流机(回流焊的thermal profile是指板面温度而不是机器设置温度)。

E.锡膏熔融延伸性检验，测试板经过规定的回流焊处理次数之后，在特定PAD上印上一定厚度、

大小的锡膏，再按要求通过一次回流焊机，观察焊锡在PAD上流动的长度。这是用于检验锡高与OSP保护膜兼容性和板面铜面可焊性的方法。

F.孔内焊锡攀升率检验：测试板经过规定的回流焊处理次数之后，再按规定做正常的波峰焊处理，观察、统计波峰焊后孔上锡良好的数量。

关于焊接前的烘板

PCB在OSP后处理时会经过80-90摄氏度的干板，密闭的包装袋内有防潮剂，所以，正常情况下

不需要在焊接前做烘板处理。而且，烘板处理对于保护铜面有害无益。

本工艺的特点：

1.具有优越的通孔内的焊接性能和SMT焊垫上的锡膏延伸性能。

2.具有良好的抗潮性，经处理后，在一般环境下大约半年内可保持防止铜面氧化功能。

3.具有良好的耐热性，可经受多次回流焊处理。

4.与免洗助焊剂和锡膏有良好的适应性，甚至在多次回流焊后，电镀铜面上的涂覆层仍具有无粘性、

极薄和均匀的特点。

5.极少的离子污染，在处理过程中，对金面，阻焊油、碳浆和其它大多数金属物质的表面上都不会有涂覆层和残留物。

6.溶液体系是水溶性弱醋酸基溶液，不含其他溶剂，所以它不仅环保，且腐蚀性比甲酸基溶液弱很多。

7.本制程在化学反应活性和热量方面都很温和，不会有类似热风整平和镀镍金那样对阻焊油墨造成甩

油之类的破坏。

8.与镀镍金相比，具有更好的焊锡连接强度。

Claims (3)

1.一种电池保护板表面处理工艺，其特征是，包括如下步骤：在工程资料中先将客户所需要的金手指位和测试点位通过加引线的方式与工艺边相连，按正常锡板流程完成丝印字符工序后，用保护胶贴住非金手指面，再在金手指位镀上客户所需厚度的金、镍层，其它焊盘位置采用过选择性OSP处理。

2.根据权利要求1所述电池保护板表面处理工艺，其特征是，包括如下步骤：

开料-钻孔-沉厚铜-图形转移-图电铜、锡-蚀刻-退锡-印阻焊-印文字-非金手指面贴蓝胶-电镍、金-撕蓝胶-贴保护膜-铣内槽-贴高温胶-选择性OSP-包装出货。

3.根据权利要求2所述的电池保护板表面处理工艺，其特征是，所述选择性OSP为以下处理步骤：

35-40℃下除油，然后循环水洗；再25-30℃下微蚀，再循环水洗；然后预浸、循环水洗后风干；再进行OSP处理：流量为确保浸板区中溶液浸没行辘直径的2/3以上，使用物料为PSH-1820HT原液、PSH-1880HT浓缩剂、冰醋酸、DI水。